Происхождение космических лучей сверхвысоких энергий — одна из величайших загадок астрофизики. Никто не знает, откуда берутся эти чрезвычайно редкие космические лучи и как они получают свою огромную энергию.
Физики обнаруживают их на Земле со скоростью менее одной частицы на квадратный километр в столетие.Доктор Джастин Брэй, научный сотрудник по космическому магнетизму в Университете Саутгемптона, является ведущим автором предложения об использовании массива квадратных километров (SKA), который станет самым большим и наиболее чувствительным радиотелескопом в мире, чтобы обнаруживать гораздо больше.
Космические лучи UHE с использованием Луны в качестве гигантского детектора космических лучей.На Земле физики обнаруживают эти высокоэнергетические частицы, когда они попадают в верхние слои атмосферы, вызывая каскад вторичных частиц, которые генерируют короткий и слабый всплеск радиоволн длительностью всего несколько наносекунд.
Именно этот сигнал астрономы надеются уловить с Луны, но поскольку эти сигналы настолько короткие и слабые, ни один радиотелескоп на Земле в настоящее время не может их уловить.Благодаря большой площади сбора и высокой чувствительности SKA сможет обнаруживать эти сигналы, используя видимую поверхность Луны — миллионы квадратных километров — предоставляя исследователям доступ к большему количеству данных о космических лучах сверхвысокой энергии, чем когда-либо ранее.
В настоящее время крупнейшим детектором на Земле является обсерватория Пьера Оже в Аргентине, занимающая площадь в 3000 квадратных километров, что примерно равно площади Люксембурга. SKA будет более чем в 10 раз больше (33 0000 квадратных километров), и исследователи надеются обнаруживать около 165 космических лучей UHE в год от Луны по сравнению с 15 наблюдаемыми в настоящее время годами.Д-р Брей объявил детали проекта на крупной конференции SKA в Италии. Он говорит: «Космические лучи с такими энергиями настолько редки, что вам понадобится огромный детектор, чтобы собрать значительное их количество, — но Луна затмевает любой детектор частиц. это было сделано до сих пор.
Если мы сможем сделать эту работу, это должно дать нам лучший шанс выяснить, откуда они исходят ".Д-р Брей работает с профессором Анной Скейф, также из физики и астрономии в Университете Саутгемптона, которая возглавляет разработку конвейера обработки изображений SKA в рамках консорциума рабочих пакетов процессора научных данных (SDP).
Профессор Скэйф говорит: «Определение научных целей для телескопа имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы соответствующие технические возможности учитывались на этапе проектирования».Используя сеть радиоантенн в Южном полушарии, SKA продвинет наше понимание того, как развивалась Вселенная, и бросит вызов теории относительности Эйнштейна. Благодаря приемникам в Австралии и Африке, ее тарелки и антенны будут предоставлять подробную информацию о крупномасштабной трехмерной структуре Вселенной.
Когда радиотелескоп SKA будет запущен в эксплуатацию в начале 2020-х годов, он будет производить более чем в 10 раз больше глобального трафика Интернета в его внутренней телекоммуникационной системе. Чтобы воспроизвести данные SKA за один день на MP3-плеере, потребуется около двух миллионов лет.